NL | FR

banner

Hier publiceren naar  inoxgebruikers?

Mail naar info@inoxexpert.be

 

Algemene bespreking

Ferritische roestvaste staalsoorten kan men onderverdelen in 5 groepen:

klassen_ferriet

Groep 1 (AISI 409/410L) hebben de kleinste hoeveelheid aan gelegeerd chroom en zijn bijgevolg de goedkoopste. Deze legeringen zijn enkel geschikt voor niet corrosieve of  uiterst licht corrosieve omgevingen. Type 410L kun je vandaag wel eens terug vinden in kaders voor LCD schermen.

Groep 2(AISI 430) is de meest courante ferritische roestvaste staalsoort. Deze legering heeft een hoger chroom gehalte dan de legeringen uit groep 1 en zijn bijgevolg beter bestendig tegen corrosie. Deze legering leent zich voor binnenhuistoepassingen zoals deuren voor wasmachines, panelen,… De legering is gevoelig voor ontchroming tijdens lassen met nefaste gevolgen voor de corrosiebestendigheid. Bijgevolg wordt aangeraden enkel gestabiliseerde legeringen uit groep 3 aan te wenden indien lassen noodzakelijk zijn.

Groep 3 (AISI 430Ti, 439, 441,…) zijn beter lasbaar en beter vervormbaar in vergelijking met groep 2. Deze betere eigenschappen zijn te wijten aan legeringselementen zoals titaan, niobium en zirconium. Deze worden ook wel eens de gestabiliseerde roestvaste staalsoorten genoemd. Deze legeringen vinden we terug in binnenhuistoepassingen waar gelast moet worden zoals frames voor wasmachines, uitlaatsystemen, spoelbakken en dergelijke. In sommige milieus kunnen ze concurreren met de meest voorkomende roestvaste staalsoort, de austenitische grade 304.

Groep 4 (AISI 434, 436 en 444) hebben extra gelegeerd molybdeen t.o.v. legeringen uit groep 3. Molybdeen verhoogt de weerstand tegen putcorrosie en kan in sommige gevallen de austenitische tegenhanger AISI 316 vervangen. Toepassingen zijn te vinden in warmteboilers, buitendeur panelen, elementen voor de microgolfoven,…

Groep 5 (AISI 445, 446 en 447) bevatten extra molybdeen en extra chroom om de weerstand tegen corrosie nog op te drijven. Deze legering is duurder maar ook wel beter dan AISI 316. Deze legeringen vinden hun toepassingen in uiterst corrosieve milieus, bijvoorbeeld een zeeklimaat of een zoutrijke omgeving. Sommige legeringen zijn evengoed bestendig tegen corrosie als titanium.

In samenstelling verschilt een ferritische roestvaste staalsoort niet veel van een martensitische roestvaste staalsoort. Daarom wordt ter verduidelijking hetzelfde Fe-Cr fasediagram weergegegen. Waar de martensitische structuur een niet-evenwicht structuur betreft die enkel kan verkregen worden door het snel afkoelen van de austenietfase, is de ferritische structuur wel een evenwicht structuur. Op kamertemperatuur is de a fase de stabiele fase (a fase = ferritische microstructuur). Dit betekent dat ferritische roestvaste staalsoorten traag uit de smelt zijn afgekoeld of dat ze gegloeid (E=annealing) zijn om zo de ferritische evenwichtsstructuur te bekomen. De hoeveelheid gelegeerd koolstof (C) bij een ferritische roestvaste staalsoort ligt wel beduidend lager dan voor de martensitische roestvaste staalsoorten.

FeCr

De meest courante ferritische roestvaste staalsoorten zijn de legeringen met 17%Cr (AISI 430) alsook de gestabiliseerde legeringen met Titaan (Ti) Niobium (Nb) of Zirconium (Zr). Onder de rubriek chemische samenstelling vind je alvast de verschillende samenstellingen van enkele legeringen terug

AISI 430

AISI 430 (DIN 1.4016) is meest voorkomende ferritische roestvaste staalsoort die je op de markt kan vinden. De hoeveelheid gelegeerd chroom ligt tussen 16 en 18%. De hoeveelheid gelegeerd koolstof ligt typisch onder 0.08% maar liefst in de buurt van 0.02 of 0.03%.

Een wat technischere redevoering verklaart waarom er een duidelijke nood is aan gestabiliseerde ferritische roestvaste staalsoorten (typisch gestabiliseerde met Nb, Ti of Zr).

1. Het fasediagramma duidt op een bestaan van een austeniet gebied die stabiel is bij een hogere temperatuur boven 1000°C. Typisch situeert de legering AISI430 zich in het tweefasig gebied (g+a). Dit impliceert dat bij een te snelle koeling het austeniet zal omgezet worden in martensiet. Nefast voor de ductilietseigenschappen en de corrosiebescherming van het materiaal. Daarom dient de leverancier een warmtebehandeling uit te voeren die het materiaal opnieuw een homogene ferritische structuur geeft. Een "slechte" ferritische legering kan eenvoudig onder de microscoop gedetecteerd worden als er martensiet of koolstofrijke zones aanwezig zijn. Een probleem echter is dat bij het lassen deze warmtebehandeling ook zal noodzakelijk zijn. Niet iedereen is zich daar bewust van of heeft de apparatuur om dit ten goede uit te voeren.

2.Ten tweede is koolstof heel beweeglijk in het een ferritische structuur. Veel mobieler dan in de austenietlegereingen. Dit houdt in dat tijdens het lassen koolstof verbindingen aangaat met chroom. Dit chroom helpt daarna niet meer om de het inox te beschermen tegen corrosie. In de metallurgie wordt dit fenomeen "Sensitisatie" genoemd.

Algemeen kan besloten worden dat AISI 430 een complexer lasprocédé met zich meebrengt zonder de garantie op een goede corosiebescherming ter hoogte van de las!

Gestabiliseerde ferritische roestvaste staalsoorten

De voorgaande problemen worden omzeild door het toevoegen van legeringselement Niobium, Titaan of Zirconium. Samengevat hebben deze gestabiliseerde legeringen volgende voordelen t.o.v. AISI 430.

- Geen tweefasig gebied op hoge temperatuur -> nabehandeling van het staal is niet nodig
-- Geen sensitisatie omdat de legeringselementen koolstof vastbinden alvorens Chroom daartoe de kans krijgt.
-- Fijnere precipitaten die gunstigere mechanische eigenschappen met zich meebrengen.

In het algemeen is de lasbaarheid van deze inoxlegeringen duidelijk beter t.o.v. het basismateriaal AISI 430. Het verschil tussen de verschillende legeringselement zit hem in details. Richtlijnen om het legeringselement te kiezen worden gegeven in volgende tabel:

niobium

- Kruipweerstand verbetert
- Geen invloed op weerstand tegen pitting corrosie

titaan
- Verbetering van de weerstand tegen pitting corrosie
zirconium

- verbetering van de weerstand tegen pitting corrosie
- Beste optie om de oxidatieweerstand op hoge temperatuur (T>800°C) te verbeteren

 

De hoeveelheid aan legeringselement moet steeds groter zijn dan 12*(C+N) met C de hoeveelheid koolstof in de legering en N de hhoeveelheid stikstof in de legering (is een richtlijn geen wetmatigheid).